POJ1276-Cash Machine

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提示:动态规划,多重背包

 

题目大意:

有各种不同面值的货币,每种面值的货币有不同的数量,请找出利用这些货币可以凑成的最接近且小于等于给定的数字cash的金额。

 

初始思路:

多重背包问题,第i种面额d[i] n[i]+1种选择方案

可以转化为01背包问题处理

转化的大概思路就是把 每种面值乘以其不同的个数,把得到的不同金额作为一件新的独一无二的货币,但是这样存在两个问题,一是 d[i]*ki 可能等于 d[j]*kj  ,其中ki n[i]kjn[j],二是这样做一定TLE超时(前人经验O(_)O哈哈~我就不重滔覆辙呐)

解题思路:

首先解决存储问题,cash上限实在太大了..10W,推荐用new,最后记得delete就是了,不然就算AC掉,Memory也会很大= =

说到空间的申请,说点题外话,这题不像POJ1837那么BT(做过1837的同学就知道了…1837连申请动态空间都很困难,因为空间的动态值是由3个变量的最大值决定的= =有时间浪费在找最大值,宁愿申请静态空间,反正才1W

 

言归正传,下面的解题思路最好配合我写的程序去看,不然很难看懂,而且看之前请保证你对01背包、完全背包、多重背包的理论知识有所了解。。。不然应该看不懂的。。。

 

本题输入有4个部分:

cash  //背包容量(最大可取金额)

N    //物品种数(面额种数)

n[i]i种物品的个数(第i种面额的数量)

d[i]i种物品的价值(第i种面额的价值)

 

值得注意的是,如果设每个物品的价值为w[i],体积(可理解为消耗的价值)为c[i]

那么必有 d[i] = w[i] = c[i]

 

如果把一个金额看为一种状态,那么一共有0~cash种状态

显然其中可能会发生的状态范围为min{w[i] | 1<=i<=n[i]} ~ Cash

那么可以建立一个状态数组dp[cash+1]

其中dp[j]记录的是“最接近状态j,且<=j”的状态值,即dp[j] <=j

J越接近dp[j]dp[j]的解越优,最理想是dp[j]=j

需要注意的是,dp[j]为了说明的是状态j可以发生,但不会理会dp[j]怎样发生

例如有31元,13

那么我们既可以认为dp[3]=3是通过取31元得到,也可以认为dp[3]是通过取13元得到的,但无论怎样得到,dp[3]=3都会发生,

再需要注意的是,dp[j]的状态值会累积

再形象举例说明:例如有13,cash=4

那么根据前面的说明,自然有dp[3]=dp[4]=3,就是说状态3、状态4都可以通过取13元发生,一旦发生,这个状态值3就会被保有在当前的状态dp[4]这其实是起到一个优化作用,后面详细解释

再接上例,当我们增加一个条件“有31元”,那么在已经被保存的前提“dp[4]= 3 下,我们只需要通过取11元,就能得到比dp[4]=3的更优解dp[4]=4,但此时我们完全不用理会dp[4]=3是怎样来的,我们只需要知道dp[4]=3一定会出现就足够了

 

然后说说刚才提到的“优化问题”

利用01背包的知识,不难理解 状态方程 dp[j]=dp[ j-c[i] ]+w[i]

至于说方程是什么含义,看过01背包的大概也知道什么意思,没看的同学就别怪我不解释咯O(_)O

优化是因为状态值被记录了,就是说我们在取得下一个货币i之前,当前的状态为j-c[i]

一旦我们选取货币i,就会得到状态(j-c[i]+c[i],即状态j 。且状态j的状态值dp[j]会加上w[i] 至于dp[j]原来值是多少,就无需理会,因为dp[j]的值是累积下来的,同样本次加上w[i]后,只要dp[j]值未到最优,它同样会成为下一次的累加值。

这样每次都直接调用前一次已获得的状态值,就可以节省一堆搜索的时间,这是DFSBFS办不到的,也是动态规划的优点。

 

接下来说说计数器count[j]

在我的程序中,每更换一次面额,计数器会清零,这样做是为了 以面额i的价值w[i]为权,根据选取该面额的个数,对状态值dp[j]进行w[i]的整数倍分割,这样就能得到对于每组状态dp[w[i]*k]dp[w[i]*k+1] (0<=k<=n[i])之间,在当前面额w[i]下的最优状态值。

例如有 33

自然dp[0]=dp[1]=dp[2]=0count[0]= count[1]= count[2]=0这是因为最小面额为3

不难得到dp[3]=dp[4]=dp[5]=3count[3]= count[4]= count[5]=1这是因为面额3元不可分,这3个状态的最优值就是取13

dp[6]=dp[7]=dp[8]=6  , count[6]= count[7]= count[8]=23个状态的最优值就是取23

dp[9]=dp[10]=dp[11]=dp[…]=9 ,count[9]= count[10]= count[[11]= count[…]=3  最多只有33元,以后的的状态的最优值均为9

 

最后说说用memset函数初始化的问题

程序中也说得很清楚了,由于是动态空间,不要用sizeof,要人为计算空间大小,记得+1

我认为这是memset函数的缺陷。。。(不敢叫BUG,哈O(_)O

 1 //Memory Time 
2 //1052K 47MS
3
4 #include<iostream>
5 using namespace std;
6
7 int main(int i,int j)
8 {
9 int N; //物品种数(面额种数)
10 int cash; //背包容量(最大可取金额)
11 while(cin>>cash>>N)
12 {
13 /*Input*/
14
15 int* n=new int[N+1]; //n[i]第i种物品的个数(第i种面额的数量)
16 int* w=new int[N+1]; //w[i]第i种物品的价值(第i种面额的价值)
17 int* c=new int[N+1]; //c[i]第i种物品的体积(第i种面额消耗的价值)
18 int* dp=new int[cash+1]; //dp[j]记录的是 当前最接近状态j且<=j的值,dp值会累积
19 int* count=new int[cash+1];//计数器,限制某种物品(面额)的选取个数
20
21 for(i=1;i<=N;i++)
22 {
23 cin>>n[i]>>w[i];
24 c[i]=w[i]; //本题的单个物品的“体积”等于其“价值”
25 }
26
27 /*Initial*/
28
29 memset(dp,0,4*(cash+1)); //由于dp申请的是动态内存,用sizeof计算长度会出错
30 //这里要用 类型大小*个数,这里为 int*(cash+1) , int大小为4
31
32 /*DP*/
33
34 for(i=1;i<=N;i++)
35 {
36 memset(count,0,4*(cash+1)); //每更换一次面额,计数器清零
37 for(j=w[i];j<=cash;j++) //对于第i种货币,其面额d[i]~cash间任一个状态都可能发生
38 if(dp[j]<dp[j-c[i]]+w[i] && count[j-c[i]]<n[i]) //count[j-c[i]]<n[i]
39 { //取某种面额前,必须保证这次操作之前所取该种面额的次数小于n[i]
40 dp[j] = dp[j-c[i]]+w[i]; //选取第i个物品后,背包容量(允许取的最大金额)减少c[i]
41 count[j]=count[j-c[i]]+1; //对于当前状态j,第i种面额被抽了count[j]次
42 }
43 }
44
45 /*Output*/
46
47 cout<<dp[cash]<<endl;
48
49 /*Release Space*/
50
51 delete n;
52 delete w;
53 delete c;
54 delete dp;
55 delete count;
56 }
57
58 return 0;
59 }

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